采矿与安全工程学报 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (3): 627-640.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0279

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深部综放面煤壁剪切破坏机理与“锚-注”协同控制技术研究

翁明月1,李海涛2,李德学1,李学华2,高建团1,孙继全1,祝令锦1,乔一洋2,胡浩东2,马红涛1,徐强2
  

  1. 1. 上海大屯能源股份有限公司,江苏徐州221699;2. 中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州221116
  • 出版日期:2026-05-15 发布日期:2026-05-15
  • 通讯作者: 翁明月,E-mail: yjlmkwmy@sinacom,Tel: 13903495550
  • 基金资助:
    国家自然科学基金青年科学基金项目(52404153);江苏省自然科学基金项目(BK20241649)

Mechanism of coal rib shear failure in deep fully mechanized top-coal caving faces and “bolting-grouting” synergistic control technique

  • Online:2026-05-15 Published:2026-05-15
  • About author:翁明月(1972— ),男,陕西省商南县人,博士,正高级工程师,硕士生导师,从事采矿工程方面的研究。

摘要: 针对深部软煤层综放工作面煤壁稳定性控制难题,通过现场观测与数值模拟等方法,系统研究孔庄煤矿7455工作面煤壁片帮特征、主控因素及治理技术。结果表明:工作面煤壁以剪切破坏为主,包括剪切推垮和剪切滑移2种形式,平均片帮深度0.28 m(最大1.20 m),平均片帮发生率52.3%,且与矿压显现程度呈正相关;煤壁片帮受煤体特性、地质条件及开采工艺等多因素影响,孔庄煤矿7455综放工作面煤壁片帮主控因素为顶板条件、煤体裂隙发育程度和地质构造。FDEM数值计算揭示2种片帮形式的发生机理:剪切滑移型片帮煤壁顶板较稳定,煤体在顶底板挤压下以剪切/共轭剪切裂隙发育为主;而剪切推垮型片帮煤壁顶板较破碎,顶板产生的剪切破坏面发育至煤体,在支承压力与碎裂顶板叠加作用下发生大范围推垮式破坏。创新性提出浅部锚固-深孔注浆的“锚-注”协同控制技术,将“分区治理”方法与“主动支护”理念相结合,并验证了其对于控制深部软煤工作面剪切式片帮的有效性与可行性。对于稳定顶板条件,该技术通过抑制应力释放区扩展与裂隙贯通,提高煤壁结构完整性;而对于不稳定顶板条件,则通过优化煤壁应力环境实现片帮治理。工业性试验结果表明,采用“锚-注”协同技术分区治理后,孔庄煤矿7455工作面煤壁片帮得到了有效抑制,片帮发生率降低了23%,工作面推进速度恢复至2刀/天。研究结果丰富与完善了综放工作面煤壁片帮治理技术体系,并对深部复杂赋存条件下煤炭资源的安全高效回采具有一定的指导意义。

关键词: 深部综放工作面, 煤壁片帮, 支承压力, 顶板条件, “锚-注”协同控制

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